Switch چگونه کار میکند؟ — Layer 2 Switching
🎯 اهداف یادگیری
در پایان این درس، دانشجو میتواند:
- نحوه یادگیری آدرس MAC توسط Switch را توضیح دهد
- مکانیزم Forwarding و Filtering را بیان کند
- تفاوت Switching modes را مقایسه کند
پیشنیاز: آدرس MAC و ساختار Frame
۱. مقدمه
Switch دستگاهی است که در لایه ۲ OSI کار میکند و Frameها را بر اساس آدرس MAC به پورت صحیح ارسال میکند.
۲. MAC Address Table
Switch یک جدول داخلی به نام MAC Address Table (یا CAM Table) دارد که نگاشت آدرس MAC به پورت را ذخیره میکند:
┌─────────────────────┐
│ MAC Address Table │
├───────────┬─────────┤
│ MAC │ Port │
├───────────┼─────────┤
│ AA:BB:CC: │ Port 1 │
│ 11:22:33 │ │
│ DD:EE:FF: │ Port 3 │
│ 44:55:66 │ │
└───────────┴─────────┘
۳. نحوه یادگیری (Learning)
Switch بهصورت خودکار آدرس MAC دستگاههای متصل را یاد میگیرد:
- دستگاه A از پورت ۱ فریمی ارسال میکند
- Switch آدرس MAC مبدأ (A) را با پورت ۱ در جدول ذخیره میکند
- اگر MAC مقصد در جدول نباشد، فریم را به همه پورتها ارسال میکند (Flooding)
- وقتی دستگاه B پاسخ میدهد، Switch MAC B را با پورت ۳ یاد میگیرد
- حالا ارتباط A↔B مستقیم و سریع است
۴. Forwarding و Filtering
| عمل | توضیح |
|---|---|
| Forwarding | ارسال Frame فقط به پورت مقصد |
| Filtering | نگهداشتن Frame (اگر مبدأ و مقصد روی همان پورت باشند) |
| Flooding | ارسال به همه پورتها (وقتی مقصد ناشناخته است) |
۵. حالتهای Switching
| حالت | توضیح | تأخیر | کاربرد |
|---|---|---|---|
| Store-and-Forward | کل Frame را میخواند، FCS بررسی، بعد Forward | بیشتر | رایجترین، مطمئنترین |
| Cut-Through | فقط Destination MAC را میخواند، بلافاصله Forward | کمتر | سرعت بالا |
| Fragment-Free | ۶۴ بایت اول را بررسی میکند | متوسط | تعادل |
۶. Collision Domain
هر پورت Switch یک Collision Domain مجزا دارد:
[PC1] [PC2]
│ │
┌────┤ ├────┐
│P1 │ Switch │ P2 │ ← هر پورت مستقل
└────┘ └────┘
نتیجه: در Switch، هر پورت پهنای باند اختصاصی دارد و Collision وجود ندارد (در Full Duplex).
۷. Broadcast Domain
Switch کل Broadcast Domain را گسترش میدهد — یعنی Broadcast از همه پورتها خارج میشود:
PC1 ── Switch ── PC2 ── Switch ── PC3
↑
Broadcast از PC1 به PC2 و PC3 میرسد
برای جدا کردن Broadcast Domain به Router یا VLAN نیاز است.
❓ سوالات مرور
- Switch در کدام لایه OSI کار میکند؟
- MAC Address Table چه اطلاعاتی ذخیره میکند؟
- Flooding چه زمانی اتفاق میافتد؟
- تفاوت Store-and-Forward و Cut-Through چیست؟
- Switch یا Hub — کدام Collision Domain کمتری ایجاد میکند؟
📚 اصطلاحات مهم
| English | فارسی | توضیح |
|---|---|---|
| MAC Address Table | جدول آدرس MAC | نگاشت MAC به پورت |
| Forwarding | ارسال | ارسال Frame به پورت مقصد |
| Flooding | سیلاب | ارسال به همه پورتها |
| Collision Domain | دامنه برخورد | مجموعه دستگاههای دارای تداخل |
| Broadcast Domain | دامنه پخش | مجموعه دستگاههای دریافتکننده Broadcast |
درس بعدی: VLAN — Virtual LAN